ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный
технический университет»
Кафедра полупроводниковой электроники и наноэлектроники
Методические указания
к выполнению лабораторных работ № 3 - 5 по дисциплине
«Физические основы электроники»
для студентов направления подготовки бакалавров
210100 «Электроника и наноэлектроника», профиля
«Микроэлектроника и твердотельная электроника»
заочной формы обучения
Воронеж 2013
Составитель канд. Техн. Наук т.В. Свистова
УДК 621.382.2
Методические указания к выполнению лабораторных работ № 3 - 5 по дисциплине «Физические основы электроники» для студентов направления подготовки бакалавров 210100 «Электроника и наноэлектроника», профиля «Микроэлектроника и твердотельная электроника» заочной формы обучения / ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»; сост. Т.В. Свистова. Воронеж, 2013. 45 с.
Методические указания содержат лабораторные работы, позволяющие ознакомиться с физическими принципами действия и рабочими характеристиками полупроводниковых приборов и структур (биполярных и полевых транзисторов, МДП-структур).
Методические указания предназначены для студентов третьего курса
Издание подготовлено в электронном виде в текстовом редакторе MS WORD XP и содержится в файле «Му_лр_2_ФОЭ.doc».
Ил. 22. Библиогр.: 9 назв.
Рецензент канд. физ.-мат. наук, доц. Е.В. Бордаков
Ответственный за выпуск зав. кафедрой
д-р физ.-мат. наук, проф. С.И. Рембеза
Издается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета
© ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный
т
Введение
Лабораторный практикум по дисциплине «Физические основы электроники» предназначен для освоения студентами методик измерения параметров и исследования характеристик электронных приборов, используемых для расчета их режимов работы и выявления влияния внешних воздействий на работу приборов.
Электроника – область науки и техники, которая занимается изучением электронных и ионных явлений в различных средах и на их границах. Основное место в электронике занимают электронные приборы. В электронных приборах используются вещества во всех четырех агрегатных состояниях – твердые тела, жидкости, газы и плазма. Применяются различные типы электромагнитных взаимодействий, постоянные и переменные электрические и магнитные поля различных конфигураций, в которых движутся потоки заряженных частиц.
Основными направлениями развития электроники являются: вакуумная, твердотельная и квантовая электроника.
Вакуумная электроника – это раздел электроники, включающий исследования взаимодействия потоков свободных электронов с электрическими и магнитными полями в вакууме, а также методы создания электронных приборов и устройств, в которых это взаимодействие используется. К важнейшим направлениям исследования в области вакуумной электроники относятся: электронная эмиссия (в частности, термо- и фотоэлектронная эмиссия); формирование потока электронов и / или ионов и управление этими потоками; формирование электромагнитных полей с помощью устройств ввода и вывода энергии; физика и техника высокого вакуума и др. Основные направления развития вакуумной электроники связаны с созданием электровакуумных приборов следующих видов: электронных ламп (диодов, триодов, тетродов и т.д.); электровакуумных приборов сверхвысокой частоты (например, магнетронов, клистронов, ламп бегущей и обратной волны); электронно-лучевых и фотоэлектронных приборов (например, кинескопов, видиконов, электронно-оптических преобразователей, фотоэлектронных умножителей); газоразрядных приборов (например, тиратронов, газозарядных индикаторов).
Твердотельная электроника решает задачи, связанные с изучением свойств твердотельных материалов (полупроводниковых, диэлектрических, магнитных и др.), влиянием на эти свойства примесей и особенностей структуры материала; изучением свойств поверхностей и границ раздела между слоями различных материалов; созданием в кристалле разными методами областей с различными типами проводимости; созданием гетеропереходов и монокристаллических структур; созданием функциональных устройств микронных и субмикронных размеров, а также способов измерения их параметров. Основными направлениями твердотельной электроники являются: полупроводниковая электроника, связанная с разработкой различных видов полупроводниковых приборов, и микроэлектроника, связанная с разработкой интегральных схем.
Квантовая электроника охватывает широкий круг вопросов, связанных с разработкой методов и средств усиления и генерации электромагнитных колебаний на основе эффекта вынужденного излучения атомов и молекул. Основные направления квантовой электроники: создание оптических квантовых генераторов (лазеров), квантовых усилителей, молекулярных генераторов и др. Особенности приборов квантовой электроники следующие: высокая стабильность частоты колебаний, низкий уровень собственных шумов, большая мощность в импульсе излучения - они позволяют использовать их для создания высокоточных дальномеров, квантовых стандартов частоты, квантовых гироскопов, систем оптической многоканальной связи, дальней космической связи, медицинской аппаратуры, лазерной звукозаписи и воспроизведения и др.